ISSN (print) 1997-6933     ISSN (online) 2500-2139
Том 16 № 3 (2023), ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Том 16 № 3 (2023)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Классические и активирующие химерные антигенные рецепторы PD-1 как элемент мультитаргетного подхода в лечении гематологических и солидных новообразований

Опубликовано 20.02.2024
Ксения Александровна Левчук
ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341
А.А. Голдаева
ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет», Университетская наб., д. 7/9, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 199034
Е.А. Столярова
ООО «Лечебно-диагностический центр Международного института биологических систем им. Сергея Березина», ул. Есенина, д. 1, корп. 3, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 194354
П.А. Матейкович
ООО «ХЕМА», ул. 4-я 8 Марта, д. 3, корп. 3, Москва, Российская Федерация, 125319
А.Х. Валиуллина
ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет», ул. Кремлевская, д. 18, Казань, Российская Федерация, 420008
Э.Р. Булатов
ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет», ул. Кремлевская, д. 18, Казань, Российская Федерация, 420008
А.В. Петухов
ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341
А.А. Дакс
ФГБУН «Институт цитологии РАН», Тихорецкий пр-т, д. 4, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 194064
Н.А. Барлев
ФГБУН «Институт цитологии РАН», Тихорецкий пр-т, д. 4, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 194064
Е.В. Байдюк
ФГБУН «Институт цитологии РАН», Тихорецкий пр-т, д. 4, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 194064
Я.Г. Торопова
ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341
2023-3
PDF_2023-16-3_268-279

Ключевые слова

CAR T-клеточная терапия
PD-1
анти-PD-L1 CAR T-эффекторы
микроокружение опухоли
мультитаргетная иммунотерапия

Как цитировать

1.
Левчук К.А., Голдаева А.А., Столярова Е.А., Матейкович П.А., Валиуллина А.Х., Булатов Э.Р., Петухов А.В., Дакс А.А., Барлев Н.А., Байдюк Е.В., Торопова Я.Г. Классические и активирующие химерные антигенные рецепторы PD-1 как элемент мультитаргетного подхода в лечении гематологических и солидных новообразований. Клиническая онкогематология. 2024;16(3):268-279. doi:10.21320/2500-2139-2023-16-3-268-279
ACM ACS APA ABNT Chicago Harvard IEEE MLA Turabian Vancouver AMA ГОСТ

Скачать ссылку

Endnote/Zotero/Mendeley (RIS) BibTeX

Ключевые слова

Аннотация

Цель. Создание анти-PD-L1 CAR T-эффекторов, несущих внеклеточный домен PD-1 в качестве антигенраспознающего участка, и исследование их цитолитической активности. Функциональная оценка анти-PD-L1 CAR T-эффекторов in vitro с перспективой применения в мультитаргетной терапии опухолевых новообразований.

Материалы и методы. Конструкция химерного антигенного рецептора PD-1 была создана с помощью молекулярного клонирования антигенраспознающего участка молекулы человеческого PD-1 (аминокислоты 12–170) в экспрессионный плазмидный вектор млекопитающих с добавлением активационного и костимулирующего доменов. Первичные Т-лимфоциты мононуклеарной фракции периферической крови здорового донора получены методом экспансии комбинации моноклональных антител по поверхностным маркерам CD3/CD28. Анти-PD-L1 CAR T-эффекторы получены путем лентивирусной трансдукции генома первичных Т-лимфоцитов здорового донора. Экспрессию химерного рецептора PD-1 и эффективность трансдукции оценивали методом проточной цитофлюориметрии. Специфическую цитотоксическую активность анти-PD-L1 CAR T-эффекторов анализировали in vitro с помощью теста цитотоксичности в реальном времени (RTCA) при сокультивировании с клетками-мишенями линии HeLa_PD-L1. Содержание цитокинов IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, TNF-α, IFN-γ, IL-17A оценивали методом проточной цитофлюориметрии с использованием набора Human Th1/Th2/Th17 CBA Kit (BD, США).

Результаты. Эффективность лентивирусной трансдукции и доля анти-PD-L1 CAR T-эффекторов составили 42 %. Специфичность цитотоксического ответа анти-PD-L1 CAR T-эффекторов при низком соотношении эффектора/опухоли (1:20) верифицирована снижением клеточного индекса (КИ) при сокультивировании с HeLa_PD-L1 (КИ = 0,738) в 1,5 раза по сравнению с контролем (КИ = 1,0645). Увеличение синтеза цитокинов IL-2 (1000 пг/мл), IL-6 (438,5 пг/мл), TNF-α (44 пг/мл), IFN-γ (1034 пг/мл) при сокультивировании с таргетной линией-мишенью HeLa_PD-L1 указывает на функциональность исследуемых клеток-эффекторов.

Заключение. Нами получен и проверен in vitro химерный антигенный рецептор против PD-L1. Анти-PD-L1 CAR T-лимфоциты специфически «узнают» и способствуют цитолизу опухолевых клеток-мишеней путем высокой секреции провоспалительных цитокинов IFN-γ, TNF-α, IL-6 и IL-2. Химерный антигенный рецептор PD-1 можно модифицировать в активирующий (CSR) делецией CD3ζ-домена и использовать совместно с другими CAR без прогнозируемой неспецифической токсичности.

PDF_2023-16-3_268-279

Библиографические ссылки

  1. Cerrano M, Ruella M, Perales M-A, et al. The Advent of CAR T-Cell Therapy for Lymphoproliferative Neoplasms: Integrating Research Into Clinical Practice. Front Immunol. 2020;11:888. doi: 10.3389/fimmu.2020.00888.
  2. Lohr J, Knoechel B, Abbas AK. Regulatory T cells in the periphery. Immunol Rev. 2006;212(1):149–62. doi: 10.1111/j.0105-2896.2006.00414.x.
  3. Kershaw MH, Westwood JA, Parker LL, et al. A Phase I Study on Adoptive Immunotherapy Using Gene-Modified T Cells for Ovarian Cancer. Clin Cancer Res. 2006;12(20):6106–15. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-06-1183.
  4. Park JR, DiGiusto DL, Slovak M, et al. Adoptive Transfer of Chimeric Antigen Receptor Re-directed Cytolytic T Lymphocyte Clones in Patients with Neuroblastoma. Mol Ther. 2007;15(4):825–33. doi: 10.1038/sj.mt.6300104.
  5. Jafarzadeh L, Masoumi E, Fallah-Mehrjardi K, et al. Prolonged Persistence of Chimeric Antigen Receptor (CAR) T Cell in Adoptive Cancer Immunotherapy: Challenges and Ways Forward. Front Immunol. 2020;11:702. doi: 10.3389/fimmu.2020.00702.
  6. Amini L, Silbert SK, Maude SL, et al. Preparing for CAR T cell therapy: patient selection, bridging therapies and lymphodepletion. Nat Rev Clin Oncol. 2022;19(5):342–55. doi: 10.1038/s41571-022-00607-3.
  7. Mahadeo KM, Khazal SJ, Abdel-Azim H, et al. Management guidelines for paediatric patients receiving chimeric antigen receptor T cell therapy. Nat Rev Clin Oncol. 2019;16(1):45–63. doi: 10.1038/s41571-018-0075-2.
  8. Ren X, Guo S, Guan X, et al. Immunological Classification of Tumor Types and Advances in Precision Combination Immunotherapy. Front Immunol. 2022;13:790113. doi: 10.3389/fimmu.2022.790113.
  9. Watanabe K, Kuramitsu S, Posey AD, June CH. Expanding the Therapeutic Window for CAR T Cell Therapy in Solid Tumors: The Knowns and Unknowns of CAR T Cell Biology. Front Immunol. 2018;9:2486. doi: 10.3389/fimmu.2018.02486.
  10. Bent EH, Millan-Barea LR, Zhuang I, et al. Microenvironmental IL-6 inhibits anti-cancer immune responses generated by cytotoxic chemotherapy. Nat Commun. 2021;12(1):6218. doi: 10.1038/s41467-021-26407-4.
  11. Karki R, Sharma BR, Tuladhar S, et al. Synergism of TNF-α and IFN-γ Triggers Inflammatory Cell Death, Tissue Damage, and Mortality in SARS-CoV-2 Infection and Cytokine Shock Syndromes. Cell. 2021;184(1):149–168.e17. doi: 10.1016/j.cell.2020.11.025.
  12. Patel SJ, Sanjana NE, Kishton RJ, et al. Identification of essential genes for cancer immunotherapy. Nature. 2017;548(7669):537–42. doi: 10.1038/nature23477.
  13. Kearney CJ, Vervoort SJ, Hogg SJ, et al. Tumor immune evasion arises through loss of TNF sensitivity. Sci Immunol. 2018;3(23):eaar3451. doi: 10.1126/sciimmunol.aar3451.
  14. Han P, Dai Q, Fan L, et al. Genome-Wide CRISPR Screening Identifies JAK1 Deficiency as a Mechanism of T-Cell Resistance. Front Immunol. 2019;10:251. doi: 10.3389/fimmu.2019.00251.
  15. Larson RC, Kann MC, Bailey SR, et al. CAR T cell killing requires the IFNγR pathway in solid but not liquid tumours. Nature. 2022;604(7906):563–70. doi: 10.1038/s41586-022-04585-5.
  16. Mimura K, Teh JL, Okayama H, et al. PD-L1 expression is mainly regulated by interferon gamma associated with JAK-STAT pathway in gastric cancer. Cancer Sci. 2018;109(1):43–53. doi: 10.1111/cas.13424.
  17. Chen S, Crabill GA, Pritchard TS, et al. Mechanisms regulating PD-L1 expression on tumor and immune cells. J Immunother Cancer. 2019;7(1):305. doi: 10.1186/s40425-019-0770-2.
  18. Ключагина Ю.И., Соколова З.А., Барышникова М.А. Роль рецептора PD1 и его лигандов PDL1 и PDL2 в иммунотерапии опухолей. Онкопедиатрия. 2017;4(1):49–55. doi: 10.15690/onco.v4i1684.
  19. [Klyuchagina YI, Sokolova ZA, Baryshnikova MA. Role of PD-1 receptor and its ligands PD-L1 and PD-L2 in cancer immunotherapy. Oncopediatrics. 2017;4(1):49–55. doi: 10.15690/onco.v4i1.1684. (In Russ)]
  20. Liu J, Chen Z, Li Y, et al. PD-1/PD-L1 Checkpoint Inhibitors in Tumor Immunotherapy. Front Pharmacol. 2021;12:731798. doi: 10.3389/fphar.2021.731798.
  21. Zhulai G, Oleinik E. Targeting regulatory T cells in anti-PD-1/PD-L1 cancer immunotherapy. Scand J Immunol. 2022;95(3):e13129. doi: 10.1111/sji.13129.
  22. Wu M, Huang Q, Xie Y, et al. Improvement of the anticancer efficacy of PD-1/PD-L1 blockade via combination therapy and PD-L1 regulation. J Hematol Oncol. 2022;15(1):24. doi: 10.1186/s13045-022-01242-2.
  23. Jia Q, Wang A, Yuan Y, et al. Heterogeneity of the tumor immune microenvironment and its clinical relevance. Exp Hematol Oncol. 2022;11(1):24. doi: 10.1186/s40164-022-00277-y.
  24. Zhao Y, Liu L, Weng L. Comparisons of Underlying Mechanisms, Clinical Efficacy and Safety Between Anti-PD-1 and Anti-PD-L1 Immunotherapy: The State-of-the-Art Review and Future Perspectives. Front Pharmacol. 2021;12:714483. doi: 10.3389/fphar.2021.714483.
  25. Kaufman HL, Kohlhapp FJ, Zloza A. Oncolytic viruses: a new class of immunotherapy drugs. Nat Rev Drug Discov. 2015;14(9):642–62. doi: 10.1038/nrd4663.
  26. Liu Y-T, Sun Z-J. Turning cold tumors into hot tumors by improving T-cell infiltration. Theranostics. 2021;11(11):5365–86. doi: 10.7150/thno.58390.
  27. Rao SG, Jackson JG. SASP: Tumor Suppressor or Promoter? Yes! Trends in Cancer. 2016;2(11):676–87. doi: 10.1016/j.trecan.2016.10.001.
  28. Schmitt CA, Wang B, Demaria M. Senescence and cancer – role and therapeutic opportunities. Nat Rev Clin Oncol. 2022;19(10):619–36. doi: 10.1038/s41571-022-00668-4.
  29. Wang B, Kohli J, Demaria M. Senescent Cells in Cancer Therapy: Friends or Foes? Trends in Cancer. 2020;6(10):838–57. doi: 10.1016/j.trecan.2020.05.004.
  30. Chen C, Gu Y-M, Zhang F, et al. Construction of PD1/CD28 chimeric-switch receptor enhances anti-tumor ability of c-Met CAR-T in gastric cancer. Oncoimmunology. 2021;10(1):1901434. doi: 10.1080/2162402X.2021.1901434.
  31. Biopharma dealmakers. Using immunology to bring new paradigms to oncology therapies (Internet). Available from: https://www.nature.com/articles/d43747-020-00780-3 (accessed 29.032023).
  32. Liu H, Lei W, Zhang C, et al. A phase I trial using CD19 CAR-T expressing PD-1/CD28 chimeric switch-receptor for refractory or relapsed B-cell lymphoma. J Clin Oncol. 2019;37(15_suppl):7557. doi: 10.1200/JCO.2019.37.15_suppl.7557.
  33. Ma Q, He X, Zhang B, et al. A PD-L1-targeting chimeric switch receptor enhances efficacy of CAR-T cell for pleural and peritoneal metastasis. Signal Transduct Target Ther. 2022;7(1):380. doi: 10.1038/s41392-022-01198-2.
  34. Неклесова М.В., Смирнов С.В., Шатилова А.А. и др. Получение специфичных к антигену CD87 CAR T-лимфоцитов и оценка их функциональной активности in vitro. Клиническая онкогематология. 2022;15(4):340–8. doi: 10.21320/2500-2139-2022-15-4-340-348.
  35. [Neklesova MV, Smirnov SV, Shatilova AA, et al. Production of CD87 Antigen-Specific CAR-T Lymphocytes and Assessment of Their In Vitro Functional Activity. Clinical oncohematology. 2022;15(4):340–8. doi: 10.21320/2500-2139-2022-15-4-340-348. (In Russ)]
  36. Зайкова Е.К., Левчук К.A., Поздняков Д.Ю. и др. Эффективная трансдукция Т-лимфоцитов лентивирусными частицами в онкоиммунологических исследованиях. Клиническая онкогематология. 2020;13(3):295–306. doi: 10.21320/2500-2139-2020-13-3-295-306.
  37. [Zaikova EK, Levchuk KA, Pozdnyakov DYu, et al. Efficient Transduction of T-Lymphocytes by Lentiviral Particles in Oncoimmunological Studies. Clinical oncohematology. 2020;13(3):295–306. doi: 10.21320/2500-2139-2020-13-3-295-306. (In Russ)]
  38. Zak KM, Kitel R, Przetocka S, et al. Structure of the Complex of Human Programmed Death 1, PD-1, and Its Ligand PD-L1. Structure. 2015;23(12):2341–8. doi: 10.1016/j.str.2015.09.010.
  39. Tan S, Zhang H, Chai Y, et al. An unexpected N-terminal loop in PD-1 dominates binding by nivolumab. Nat Commun. 2017;8(1):14369. doi: 10.1038/ncomms14369.
  40. Na Z, Yeo SP, Bharath SR, et al. Structural basis for blocking PD-1-mediated immune suppression by therapeutic antibody pembrolizumab. Cell Res. 2017;27(1):147–50. doi: 10.1038/cr.2016.77.
  41. Левчук К.A., Осипова С.А., Онопченко А.В. и др. Экспериментальное исследование функциональной активности химерного антигенного рецептора NKG2D in vitro и in vivo. Клиническая онкогематология. 2022;15(4):327–39. doi: 10.21320/2500-2139-2022-15-4-327-339.
  42. [Levchuk KA, Osipova SA, Onopchenko AV, et al. Experimental Study of the In Vitro and In Vivo Functional Activity of NKG2D Chimeric Antigen Receptor. Clinical oncohematology. 2022;15(4):327–39. doi: 10.21320/2500-2139-2022-15-4-327-339. (In Russ)]
Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция — Некоммерческое использование — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.